Für viele von uns wird das Thema "Zelluntersuchung" Erinnerungen an den Biologieunterricht in der Schule wecken, wo Nachmittage damit verbracht wurden, durch Mikroskope in Plastik-Petrischalen zu blicken.
Obwohl diese Praxis auf der wissenschaftlichen Skala vielleicht etwas rudimentär erschienen sein mag, könnte es überraschend sein zu erfahren, dass das Setup „Zellen in der Schale“ immer noch das Standardformat für klinische Tests in den Anfangsphasen der Arzneimittelentwicklung ist, obwohl Zellen in einer Plastikschale sich nicht auf die gleiche Weise verhalten wie Zellen in unserem Körper.
Hier kommt die neue Einrichtung für Lebenswissenschaften in Cardiff ins Spiel. Betrieben von der US-Firma Molecular Devices, stellt die neue Einrichtung in der Nähe von Radyr, im Norden von Cardiff, nun eine neuartige Art von Zellkultur her, die als Organoiden bekannt ist und von der das Unternehmen glaubt, dass sie das Potenzial hat, die Arzneimittelforschungsindustrie zu revolutionieren.
Was sind Organoiden?
Organoiden sind Miniaturmodelle von menschlichem Organ-Gewebe, die im Labor aus gespendeten menschlichen adulten Stammzellen gezüchtet werden. Während Zellen in einer Petrischale eine zweidimensionale Zellkultur darstellen, sind Organoiden eine dreidimensionale und bieten ein viel genaueres Modell dafür, wie Zellen wahrscheinlich auf neue Arzneimittelverbindungen reagieren werden. Wie Dr. Victoria Marsh-Durban, die Standortleiterin der neuen Einrichtung, es ausdrückt: „Die Idee bei Organoiden ist, dass sie ein Zellmodell der nächsten Generation sind, das unter Bedingungen gezüchtet wurde, die normalem menschlichen Gewebe mit natürlicher Gewebearchitektur ähnlicher sind. Das bedeutet, dass wenn Sie diese Modelle mit Arzneimittelverbindungen testen, Sie ein viel repräsentativeres und vorhersagenderes Modell dafür erhalten, wie sich diese Zellen im Körper verhalten würden.“
Diese Zunahme an genauer Darstellung bedeutet letztendlich, dass Patienten potenziell lebensrettende Medikamente schneller erhalten können, da der Prozess der Arzneimittelentdeckung von Anfang an schneller und effizienter ist. Obwohl Organoiden seit über einem Jahrzehnt vorhanden sind, stellt kein Unternehmen patientenabgeleitete Organoiden im geplanten Maßstab am neuen Standort von Molecular Devices in Cardiff her, der von Organisationen in der pharmazeutischen Industrie genutzt werden kann.
Cardiffs Verbindung zur Organoid-Entwicklung
Mit einem multinationalen Konzern mit Hauptsitz in Kalifornien am Ruder könnte Cardiff wie eine etwas zufällige Wahl für eine Organoid-Herstellungsanlage erscheinen, aber die walisische Hauptstadt hat eine langjährige Verbindung zur Erstellung von Organoiden. Tatsächlich waren es Akademiker, die in den Laboren der Universität Cardiff in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Bath arbeiteten und den Bioprozess zur großmaßstäblichen Produktion von Organoiden verfeinerten. Diese Akademiker gründeten dann das in Cardiff ansässige Start-up Cellesce, das sich auf die neue Technologie spezialisierte, welche anschließend 2022 von Molecular Devices, einem Teil der Danaher Corporation, übernommen wurde.
„Bis zu dem Zeitpunkt, als das Unternehmen [Cellesce] die akademischen Labore in Cardiff verlassen hatte und in unsere eigenen Einrichtungen umgezogen war, hatten wir unsere kritische Masse an Fachwissen und Personal in Cardiff aufgebaut,“ sagt Victoria. „Als wir von Molecular Devices übernommen wurden, waren sie darauf bedacht, diese Basis hier zu behalten, um sicherzustellen, dass wir die kritische Expertise, die wir im Team haben, bewahren.“
Die anderen Anwendungen von Organoiden
Obwohl die primäre Anwendung von Organoiden vorgesehen ist, als Teil der Pipeline der Arzneimittelforschung zu dienen, wie zum Beispiel die Wirksamkeit neuer Krebsmedikamente an Krebszellen zu testen, können auch aus gesunden menschlichen Zellen bestehende Organoiden verwendet werden, um mögliche Nebenwirkungen von Medikamenten zu testen. „Viele Krebschemotherapien haben gastrointestinale Toxizität, daher machen sie Patienten oft sehr krank,“ erklärt Victoria. „Organoiden stellen ein Modellsystem dar, mit dem man diese Art von toxischer Wirkung viel genauer testen kann, bevor das Medikament überhaupt an den Patienten geht, denn natürlich, wenn diese Nebenwirkungen von den Patienten nicht toleriert werden, dann gelangt das Medikament nicht in die Klinik.“
Ein weiterer bedeutender Vorteil der weit verbreiteten Nutzung von Organoiden ist ihr Potenzial, die derzeitige Abhängigkeit der Industrie von Tierversuchen zu verringern, die neben den damit verbundenen ethischen Problemen teuer sind und – aufgrund der Unterschiede in der Struktur von menschlichen und tierischen Zellen – nicht unbedingt effektiv sind, wenn es darum geht, genaue Reaktionen auf Arzneimittelverbindungen zu bewerten.
Ein aufstrebendes Zentrum für die britische Biotechnologie-Industrie
Es könnte eine Frage der Bequemlichkeit gewesen sein, die dazu führte, dass Cellesce, wie das Unternehmen damals bekannt war, sich in Cardiff niederließ (aufgrund seiner engen Verbindung zur Universität der Stadt). Aber es sind die Qualifikationen der walisischen Hauptstadt, die Unternehmen beim Gedeihen helfen, die sicherstellten, dass das Unternehmen in der Stadt blieb, mit der neuen Organoid-Herstellungsanlage, die nun Teil eines kleinen, aber wachsenden Ökosystems von Biotechnologieunternehmen in Südwales ist. „Der größte Teil des Life-Sciences-Sektors in Großbritannien konzentriert sich derzeit auf das Dreieck London, Cambridge, Oxford,“ sagt Victoria. „Aber ich sehe Cardiff als etwas ungenutzte Ressource. In Südwales gibt es hochwertige Universitäten, die sehr gut ausgebildete Absolventen hervorbringen, die die Expertise haben, die wir benötigen. Diese Universitäten sind auch allgemein sehr kooperativ, wenn es darum geht, mit der Industrie zusammenzuarbeiten.“ Es ist insbesondere diese kooperative Kultur, von der Victoria glaubt, dass sie das Wachstum des Unternehmens bis heute unterstützt hat, mit weiterer Expansion, die in den nächsten Jahren erwartet wird. „Obwohl Organoides im Labor gezüchtet und erweitert werden können, müssen sie zunächst aus von Patienten gespendetem Gewebe etabliert werden,“ erklärt Victoria. „Daher verlassen wir uns definitiv auf unser Netzwerk lokaler Mitarbeiter, die die erste Einrichtung durchführen und sie dann für die Herstellungsphasen an uns übergeben. Diese Kooperationen in Südwales waren absolut entscheidend für unseren Erfolg und etwas, das wir auf dem Weg benötigt haben.“
